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1、XX学校XX学院电力系统综合自动化课程设计报告题目 电力网潮流分析与计算 院 系 课 程 名 称 专 业 班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 XX年XX月XX日目录目录2摘要4第一章 绪论51.1 设计背景51.2 设计目的51.3 设计题目51.4 设计内容和要求61.4.1 设计内容61.4.2 设计要求71.5 设计思路7第二章 潮流计算与分析82.1 元件参数82.1.1 发电机参数82.1.2 变压器参数82.1.3 线路参数92.2 等值电路102.3 手工潮流计算10第三章 MATLAB/Simulink仿真分析163.1 SimPowerSystems工具箱介绍16
2、3.2 各元件的选择与参数设置163.2.1 发电机选型163.2.2 变压器选型183.2.3 线路选择203.2.4 负荷模型233.2.5 母线选择243.3 Simulink建模253.4 仿真运行263.4.1 初始化参数设置263.4.2 潮流计算仿真283.5 潮流分布计算结果分析29第四章 总结30参考文献31摘要潮流计算是电力系统中最基础、最常用的一种重要分析计算。根据系统给定的各种条件、网络以及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线上的电压、系统中的功率分布情况以及损耗分布情况，从而检验电力系统能否满足各种运行方式的要求。电力系统潮流计算还是电力系统稳定性与故障分析的基础，在
3、电力系统的规划、生产运行、调度管理中都有着广泛的应用。电力系统是一个具有高度非线性特点的复杂系统，在潮流计算是涉及到大量的矢量计算与矩阵运算，手工计算无法满足日益扩大的系统要求。此外，传统的朝里计算程序，缺乏图形用户界面，结果不直观也不便于对系统进行针对性的调整修改，本设计的主要目标就是利用MATLAB/Simulink来构建电力系统仿真模型，利用其强大的矩阵计算能力，为电力系统分析与计算提供一个便捷、高效的计算平台。本课程设计，通过对手工潮流与仿真系统潮流结果的比较更加深化了对与电力系统潮流计算的认识。关键词：潮流计算；MATLAB/Simulink；SimPowerSystems第一章 绪
4、论1.1 设计背景潮流计算作为最基础也是最重要的电力系统计算，一直都是电力系统科学研究的热点。随着电力系统规模的不断扩大，对计算的要求不断提高，并且对系统的修改、适应能力也提出了新的要求。1.2 设计目的本课程设计是高校工科电气类相关专业的一门专业实践课。其目的是：(1) 进一步提高收集资料、专业制图、综述撰写能力；(2) 通过设计掌握基本专业理论、专业知识、工程计算方法、工程应用能力及基本设计能力；(3) 培养理论设计与实际应用相结合的能力，开发独立思维和见解的能力；(4) 培养独立分析和寻求并解决工程实际问题的工作能力；(5) 为毕业设计和实际工作打下坚实的基础。1.3 设计题目网络接线图
5、如图1.1所示。图中，发电厂F母线II上所联发电机发给定运算功率40+j30MVA，其余功率由母线I上所联发电机供给。图1.1 网络接线图设连接母线I、II的联络变压器容量为60MVA，RT=3，XT=110；线路末端降压变压器总容量为240MVA，RT=0.8，XT=23；220kV线路，R1=5.9，X1=31.5；110kV线路，xb段，R1=65，X1=100；bII段，R1=65，X1=100。所有阻抗均已按线路额定电压的比值归算至220kV侧。降压变压器电导可略去，电纳中功率与220kV线路电纳中功率合并后作为一10Mvar无功功率电源连接在降压变压器高压侧。设联络变压器变比为23
6、1/110kV，降压变压器变比为231/121kV；发电厂母线I上电压为242kV。1.4 设计内容和要求1.4.1 设计内容(1) 根据电力系统网络图，手工计算模型中各个元件的参数（或写全计算过程）；画出潮流分布计算等值电路图（数学模型）；计算网络中的潮流分析。(2) 利用MATLAB/Simulink的SimPowerSystems工具箱，建立电力系统潮流分布计算用仿真模型；将系统中的发电机、变压器、线路模型联结起来，形成电力系统仿真模拟图。加入测量模块，并对各元件的参数进行设置后，用measurement和sink中的仪器可以观察各元件的电压、电流、功率的大小。在Simulink中按照电
7、力系统原型选择元件进行建模。在电力系统模型的建立工程中主要涉及到的是：元器件的选择及其参数的设置；发电机选型；变压器选型；线路的选择；负荷模型的选择；母线的选择。在powergui模块中设置好潮流和电机的初始化参数以后，就可以在Simulink环境下进行潮流计算仿真运行；（可选择采用牛顿拉夫逊法、P-Q分解法等算法）(3) 分析系统潮流分布计算结果；(4) 撰写课程设计说明书。注：上述步骤2中的短路计算可以直接通过MATLAB编写m程序并调试运行获得短路电流计算结果，如此可以不搭建Simulink模型。设计也可以采用matpower软件（下载地址：http:/www.pserc.cornell
8、.edu/matpower/），此软件包可以直接运行在MATLAB环境下。1.4.2 设计要求(1) 提交设计资料，具体包含纸质报告和所有设计相关电子档资料（含设计报告word文档、matlab文件、matpower文件、设计时下载的参考文献）(2) 纸质报告与17年1月8日（第19周周日）上午10点送至D4-502；电子资料打包压缩之后发至，压缩文件名和邮件标题均为：课程设计-学号后4位-姓名，比如：课程设计 1001 曹航宇1.5 设计思路(1) 熟悉本次课程设计的原始资料，根据题目要求，结合电力系统网络图，初步分析潮流分布情况。(2) 根据所给数据，手工计算各个元件的参数，包括发电机、变
9、压器、线路。计算标幺值，方便后续的MATLAB/Simulink仿真参数设置。(3) 利用简化的回路电流法进行环形网络的潮流计算，手工得到题目要求电力系统网络的潮流分布。(4) 在MATLAB/Simulink环境中，利用SimPowerSystems工具箱，选择符合题目要求的各元件模型，根据之前的手工计算结果设置相关参数。(5) 将电力网络中的发电机、变压器、线路等模型联结起来，得到仿真电力系统。通过加入的测量模块，在仿真运行中进行各种电气量的测量，包括电流、电压、功率。(6) 分析仿真结果，与手工计算的潮流结果进行比较。第二章 潮流计算与分析2.1 元件参数设功率基准值为SB=100MVA
10、，UB=220kV，则ZB=U2 B/SB=4.84。根据题目原始资料，分别计算发电机、变压器和线路的参数有名值及其标幺值。2.1.1 发电机参数根据题目所给数据，母线I上所联发电机为输出功率不固定的松弛节点，本设计中记为GI,在潮流计算及仿真系统中作为平衡节点。母线II上所联的发电机发给定运算功率40+j30MVA，因此在潮流计算及仿真系统中作为输出恒定有功无功的PQ节点类型，记为GII。2.1.2 变压器参数根据原始数据，联络变压器记为T1，其容量为60MVA，RT=3，XT=110；降压变压器记为T2，RT=0.8，XT=23。本设计采用励磁支路以阻抗表示的双绕组变压器等值电路来进行参数
11、计算，如图2.1所示。图2.1 双绕组变压器的等值电路由此，T1高压侧R1-1取1.5，L1-1=55/(2f)=0.175H。低压侧R1-2=1.5/(231/110)2=0.34，L1-2=0.175/(231/110)2=0.0397H。计算标幺值得R*1-1= R1-1/ZB=1.5/4.84=0.3099，L*1-1=0.175/4.84=0.0362R*1-2=0.34/4.84=0.07025，L*1-2=0.0397/4.84=0.0082T2高压侧R2-1取0.4，L2-1=23/2/(2f)=0.0366H。低压侧R2-2=0.4/(231/121)2=0.10975，L2
12、-2=0.0366/(231/121)2=0.01004H。计算标幺值得R*2-1= R1-1/ZB=0.4/4.84=0.08264，L*2-1=0.0366/4.84=0.00756R*2-2=0.10975/4.84=0.022676，L*1-2=0.01004/4.84=0.00207至于两变压器励磁支路的阻抗大小，由于题目没有给出具体数值，在之后的仿真元件参数设置中统一取励磁电阻标幺值10000，电抗为无穷大，以反映模拟开路情况。2.1.3 线路参数根据原始资料，电力系统网络中存在三条线路，分别为220kV线路，记为LinegI，R1=5.9，X1=31.5；110kV线路，xb段，
13、记为Linexb，R1=65，X1=100；bII段，记为LinebII，R1=65，X1=100。本设计采用型线路模型，如图2.2所示。图2.2 输电线路的型等值电路由于所有阻抗均归算到220kV侧，因此只需要重新计算Lxb与LbII的参数即可。三条线路单位长度的正序和零序电阻值与电感值分别为RgI-1=5.9/150=0.0393/kmRgI-0=3RgI-1=30.0393=0.1179/kmLgI-1=31.5/(2f)/150=6.6845e-4H/kmLgI-0=3LgI-1=0.002H/kmRxb-1=65/(231/110)2/120=0.1228/kmRxb-0=30.12
14、28=0.3684/kmLxb-1=100/ (2f) / (231/110)2/120=6.015e-4 H/kmLxb-0=1.8045e-3 H/kmRbI-1=65/(231/121)2/60=0.2972/kmRbI-0=0.8917/kmLbI-1=100/ (2f) / (231/121)2/60=0.0014556H/kmLbI-0=0.004367H/km由于题目没有给出线路导纳相关参数，因此线路导纳默认采用较小的参数。2.2 等值电路根据题目所给原始数据，将所有阻抗按照线路额定电压的比值统一归算到220kV侧，得到该电力系统网络的等值电路图，如图2.3所示。图2.3 等值电路图2.3 手工潮流计算根据回路潮流法进行该电力系统网络的潮流分布计算。(1) 计算初步的功率分布按照给定的条件得到了等值电路如图2.1所示，设全网电压都为额定电压，以等电压两端供电网络的计算方法计算功率分布校验 由此可知，计算正确。因此可以得到初步功率分布如图2
